電廠中儲式煤粉倉經濟型流量式料位計的設計和應用

摘 要：通過流量式料位計的設計安裝和使用，基本證明流量式料位計用于測量粉倉料位切實可行，而且與使用量較大的浮筒法測量有明顯的優點，經濟、實用，維護量小，連續測量，實時顯示。為粉倉料位提供一種新的測量手段。

關鍵詞：粉倉料位;浮筒式料位計;流量式料位計;煤粉密度和重度不穩定;測量誤差;標度變換

在火電廠中，由于中儲式制粉系統運行靈活，節能效果明顯而得到廣泛應用。但由于受中儲式制粉系統的粉倉內高溫、潮濕及粉塵的影響，輻射式、超聲波、電容式料位計在粉倉料位測量中難以適應，流量式料位計由于煤粉的塑性嚴重，易堵塞取樣管而不能使用，現在粉倉廣泛使用的是浮筒式（或稱重錘式）料位計。浮筒式料位計受粉倉的溫度、粉塵影響較小，但不論是手動驅動還是電動執行機構驅動的浮筒型料位計，都存在鋼絲繩與滑輪之間的機械摩擦，長時間在高粉塵環境中運行，其日常維護量大，不能連續測量的缺點便顯現無遺。對此，通過創新思路在這方面進行了有益的探索和實驗。成功設計、安裝并試運行了一種流量式料位計，解決了浮筒式料位計不能連續測量，維護量大的缺點。對提高鍋爐穩定燃燒有重要的意義。

1 流量式料位計的工作原理及組成

1.1 流量式料位計的工作原理

根據流體力學的定義，流過一固定截面的流體流量Q=ρυS。其中Q為流量;ρ是流體密度;υ是流速;S是通過流體的面積。當在一定溫度、壓力下，流體的密度ρ基本不變，如果保持流速υ也穩定，則流體流量Q與其通流面積S成正比。

據此，我們按圖1設計，將在管壁上開有槽形孔7的取樣管6插入被測料位或液位中，被測料位或液位將淹沒或堵塞部分取樣管6的槽形孔，在保持槽形孔7孔口流速不變的情況下，其流量Q=ρυS=ρυK（h-h1）。于是在一定流速下，被堵塞的槽形孔7長度：也就是料位高度h1=h-（Q/ρυK），這樣就測量出料位或液位。

1.2 流量式料位計的組成

本流量式料位計由壓力變送器1、取樣管2、差壓變送器3、文丘里流量孔板4、電動調壓閥5、PID調節器7、風機7組成。其中，由文丘里流量孔板4、流量變送器3組成本料位計的料位信號輸出核心部件。壓力變送器1、電動調壓閥5、PID調節器7組成取樣管噴口流速穩定系統，風機6用于為測量系統提供被測介質。

2 流量式料位計在實際應用中存在的問題與解決

2.1 本流量式料位計在實際應用中存在的問題

流量式料位計安裝在鍋爐一個粉倉上，安裝后通過觀察發現，其與浮筒式粉位計測量數據相比，在本粉倉兩套制粉系統全停的情況下，測量數據與浮筒式料位計測量值趨勢一致，但當啟動或停止制粉系統時，誤差達到±50cm，

對實用性影響較大。

2.2 產生較大測量誤差的原因分析

2.2.1 粉倉負壓對測量準確性的影響

υ2將減小，而根據流量式料位計的測量公式Q=ρ υS可知：在υ變化時，Q與S，也即流量Q與被測料位高度h1的對應關系非單調函數，所以導致料位測量時出現較大的誤差。

2.2.2 風壓沿程損失hw對測量準確性的影響

由不可壓縮的連續流體的伯努利方程：

從中推導，如果在Z1、Z2、p1、p2不變時，υ1增大，則hw增大，hw的增大勢必造成υ2沿取樣管開口各點不均和p2的不一致，從而使測量到的Q不完全符合ρυS的計算公式，產生一定的測量誤差。

2.2.3 標度變換引起的測量誤差

由于浮筒式粉位計測量的0m料位標定在在粉倉底部，而流量式料位計0位在取樣管出口，因本儀表取樣管出口并未到達粉倉底部，其與粉倉底部有數米的差距h1。當用粉倉底部為本儀表的0位時便出現了較大的測量誤差。

2.3 降低測量誤差采取的技術措施

①對于粉倉負壓所產生的測量誤差，從穩定p2的角度出發，將壓力變送器1改為差壓變送器，并在PID調節器7和電動調門5的控制下使風的噴口處壓力p2穩定，從而減小由于粉倉負壓變化造成的測量誤差;

②對于由于流量變化時沿程損失hw造成的測量誤差，采用實測插值補償法，即：h1=h-（Q/ρυK）+h插值，從而消除此項測量影響因素;

③對于標度變換引起的誤差，通過DCS組態，將粉倉料位計算公式修改為h=h1+h安裝高差。即可解決由標度變換引起的誤差。

2.4 改進后的料位計使用效果

經改進后，實際使用對比觀察，本料位計測量值與浮筒式粉位測量值基本一致，兩測量值差小于儀表量程的10%。基本滿足了現場實際使用的最低要求。

3 結論

①流量法測量粉倉粉位原理可行，經濟實用;

②流量法測量粉倉料位對使用系統要求高，必須有DCS系統進行多參數運算補償;

③流量式料位計優點明顯，無機械摩擦、磨損，維護量小，維護方便簡單。連續測量，實時顯示。

參考文獻：

[1]孫文策，劉宏升.工程流體力學[M].大連：大連理工大學出版社，2012.

作者簡介：

肖軍飛（1971- ），男，漢族，湖南新田人，大學本科，工程師，目前在發電廠從事人力資源管理工作。